BUT : COMPETENCES : 1. Spectres de quelques sources lumine
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BUT : COMPETENCES : 1. Spectres de quelques sources lumine
Observer 4 DEVINE D’OU VIENT LA LUMIERE (CONSIGNES) 2. Spectres et température BUT : Utiliser un spectroscope pour étudier é les spectres de différentes sources lumineuses Utiliser la loi de Wien Comprendre l’origine de la couleur des étoiles COMPETENCES : APP REA Trier, classer et synthétiser l'information Observer et décrire les phénomènes Elaborer, choisir et utiliser un modèle adapté ANA AUT APP3 REA5 ANA2 Des animations et documents utilse seront disponibles par l’intermédaire de l’ENT puis Ressources/Cours en ligne/Physique Chimie 1S 1. Spectres de quelques sources lumineuses 1.1. Observation des spectres En utilisant le spectroscope à réseau, il faudra observer le spectre de six sources lumineuses. lumineuses Pour la LED blanche, réaliser le montage ci ci-dessous en commençant par régler la tension délivrée par le générateur variable entre 5,5 et 6,0 V ATTENTION IL NE FAUDRA PAS DEPASSER 6 V Lampe Fluo -Lampe compacte -Ecran plat LCD (page blanche) RP -flamme d’une -Lampe à -Veilleuse Veilleuse orange bougie incandescence Identifier dans la "banque de spectres" le spectre de chaque source lumineuse observée. Pour cela, noter au crayon à coté de la banque de spectre, le numéro de la source qui semble correspondre APPEL Appeler le professeur pour qu’il valide ou en cas de difficulté Après validation, découper écouper et coller dans le tableau de la feuille bilan. - LED blanche 1.2. "Caractérisation" " des spectres Compléter le tableau de la feuille bilan en : Caractérisant le spectre avec les termes continu ou raies ou bandes. En identifiant, pour les spectres de raies, l’élément responsable des raies d’émission. (ATTENTION : si plusieurs éléments peuvent intervenir, UN SEUL, à chaque fois doit être identifié) Il faut pour cela comparer les spectres observés à ceux disponibles dans une "banque de données" présentant des spectres d’émissions d’éléments chimiques (ENT , lien n°1 : http://www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres.swf) Les éléments recherchés se limiteront aux suivants: hydrogène (H), hélium (He), ), néon (Ne), ( sodium (Na), chlore (Cl), ), argon (Ar),indium ( (In) et mercure (Hg). Réglages : choisir "Raies Raies de l’atome l’atome". Régler "Intensité du fond"" au minimum et ne pas hésiter à faire varier le curseur "Intensité " des raies":: pour obtenir des spectres ressemblant à ceux observés. Le montage ci-contre permet, en faisant varier la tension aux bornes de la lampe, de faire varier l’intensité du courant qui traverse le filament en tungstène de la lampe ATTENTION IL NE FAUDRA PAS DEPASSER 12 V Atteindre la tension 12 V. Tout en observant le spectre de la lumière émise, diminuer la tension aux bornes de la lampe pour faire varier sa luminosité de son maximum à son minimum. Observer le spectre de la lumière dans ces deux cas extrêmes. Identifier dans la "banque de spectres". Découper et coller dans le tableau de la feuille bilan. Répondre à la question du paragraphe 2 de la feuille bilan. Vérifier (ou reformuler) la réponse en consultant par l’ENT l’animation disponible par le lien n°2 : www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres_temperature.swf 3. Loi de Wien Ouvrir par l’ENT l’animation disponible par le lien n°3 : http://www.jf-noblet.fr/noir2/noir3.htm Entrer, successivement, dans le cadre les différentes valeurs de T figurant dans le tableau de la feuille bilan. Une fois la valeur entrée, VALIDER, dans le cadre , une courbe doit apparaître, elle représente la puissance rayonnée en fonction de la longueur d’onde. Repérer le maximum de la courbe. Un double clic à l’endroit repéré fait apparaître dans le cadre la valeur de la longueur d’onde correspondante. Noter dans le tableau de la feuille bilan. Télécharger le fichier Excel Wien (ENT), enregistrer dans Mes espaces …/Mes devoirs. Entrer dans la troisième colonne (λ) les valeurs mesurées APPEL Appeler le professeur pour qu’il constate ou en cas de difficulté Répondre aux questions du paragraphe 3 de la feuille bilan. lien n°4 : https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_du_d%C3%A9placement_de_Wien 4. Application de la loi de Wien 4.1. Calculer la longueur d’onde maximale λmax émise par les étoiles représentées sur la figure 1 du document (ENT : Document paragraphe 4) et compléter le tableau 1 du paragraphe 4 de la feuille bilan. 4.2 A l’aide des résultats précédents retrouver à quelle étoile correspondent chacun des spectres représentés sur la figure 2 du document. 4.3 Compléter le tableau 2 du paragraphe 4 de la feuille bilan. Observer 4 Observer 4 DEVINE D’OU VIENT LA LUMIERE (DOCUMENTS) DEVINE D’OU VIENT LA LUMIERE (BILAN) 1. Spectres de quelques sources lumineuses - LED blanche type : élément : 4. Application de la loi de Wien -Lampe Fluo compacte type : élément : Figure 1 -Ecran plat LCD type : élément : -flamme d’une bougie type : élément : -Veilleuse orange type : élément : -Lampe à incandescence type : élément : 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm 800 nm 500 nm 600 nm 700 nm 800 nm 2. Spectres et température maximum de luminosité (température haute) minimum de luminosité (température basse) Figure 2 Etoile 1 Etoile 2 Etoile 3 400 nm Que remarque-ton ton concernant le spectre lorsque la température du filament augmente ? 3. Loi de Wien T (K) 3 000 λmax (m) 4 000 5 000 6 000 7 000 9 000 11 000 15 000 19 000 3.1. Le résultat obtenu par les "mesures" est il en accord avec ce qui figure dans le lien n°4. Argumenter 3.2. Recopier l’expression de la loi de Wien 3.3. Correspondance entre les échelles de température en kelvin (K) et en degré celsius (°C) 4. Application de la loi de Wien Tableau 1 Classe O Classe B Classe A Classe F Classe G Classe K Classe M Etoile Lambda Orionis Rigel Sirius Procyon Soleil Arcturus Antarès T (K) 30000 20000 10000 7000 5500 4000 2500 λmax (nm) 4.2. Etoile 1 : 4.3 Tableau 2 Etoile 2 : Objet Corps humain Terre Nuage moléculaire Fond cosmologique REA Température 37°C 25 °C – 253 °C – 270 °C Etoile 3 : Longueur d’onde λmax (m) ANA Domaine spectral APP Observer 4 DEVINE D’OU VIENT LA LUMIERE (B BANQUE DE SPECTRES)